Електронні, оптичні, комп'ютерні, інспекції, автоматизації та лазерні промисловості потребують різноманітних специфікацій системи позиціонування.Жодна система не підходить для всіх.

Для того, щоб система позиціонування високої точності працює оптимально, компоненти, що складають систему-підшипники, систему вимірювання позиції, система двигуна та приводу та контролер-повинні працювати разом, як це можливо, щоб відповідати критеріям додатків .

База та несуть

Щоб вирішити оптимальну конфігурацію системи, спочатку розглянемо механічну частину системи. Для лінійних етапів це чотири загальні варіанти дизайну:
• Алюмінієва основа та ковзання з кульковими способами Bolton.
• Алюмінієва або сталева основа та алюмінієва або сталева сторона з чотирма рециркуляційними роликовими блоками на сталевих рейках.
• Механітова чавунна основа та ковзання з цілісними валиками.
• Гранітні путівники з гранітним або чавунним ковзанням та повітряними підшипниками.

Алюміній легший за механіт або сталь, але менш жорсткий, менш стабільний, менш здатний приймати побиття та менш стійкі до стресу. Крім того, алюміній набагато чутливіший до змін температури. Чавун на 150% більш жорсткий, ніж алюміній і на 300% краще при вібраційному демпфіруванні. Сталь довговічна і сильніша за залізо. Однак він зазнає тривалого дзвінка, що згубно швидко рухається та поселяється.

Гранітні путівники з повітряними підшипниками забезпечують найсильнішу, найміцнішу комбінацію. Граніт можна відшліфувати для плоскості та прямого в діапазоні субмікронних діапазонів. Недолік гранітного столу полягає в тому, що через масу граніту він має більший конверт простору і важить більше, ніж система позиціонування на основі сталі або заліза. Однак, оскільки між підшипниками та гранітними направляючими поверхнями немає контакту, зносу немає, а повітряні підшипники значною мірою самостійні. Також граніт має відмінні характеристики демпфування вібрації та термічну стійкість.

Крім того, дизайн самої таблиці важливий у загальній продуктивності таблиці. Таблиці поставляються в різних конфігураціях від одиниць болтів з багатьма деталями до простих литлових баз і слайдів. Використання одного матеріалу по всій таблиці, як правило, забезпечує більш рівномірну реакцію на зміни температури, що призводить до більш точної системи. Такі функції, як ребро, забезпечують демпфування, що дозволяє швидко осідати.

Інтегральні способи мають перевагу перед болт-способами, навіть через тривалий час не потрібно коригування способів попереднього завантаження.

Перехрещені роликові підшипники мають лінійний контакт між роликом та доріжкою, тоді як кулькові підшипники мають точковий контакт між м'ячем і доріжкою. Це, як правило, призводить до більш плавного руху для роликових підшипників. Більше поверхневої деформації (і зносу) над поверхнею кочення, і є більша площа контакту, тому навантаження розподіляється більш рівномірно. Навантаження до 4,5 до 14 кг/ролика є стандартними, а також високою механічною жорсткістю від 150 до 300 Ньютон/Мікрон. Недоліки включають притаманні тертя від контакту з лінією.

Однак невелика контактна зона, яка обмежує тертя кулькового підшипника, також обмежує його вантажопідйомність. Роликові підшипники, як правило, мають довше життя, ніж кулькові підшипники. Однак роликові підшипники коштують дорожче.

Стандартні розміри таблиці одного виробника включають довжину від 25 до 1800 мм і шириною слайда від 100 до 600 мм.

Конфігурація повітряного підшипника складається з підшипників підйому та направлення, попередньо завантажених протилежними підшипниками повітря або високопоставленими рідкісними землями, вкладеними в керівні члени. Цей неконтактний дизайн дозволяє уникнути тертя інших підшипників. Також повітряні підшипники не зазнають механічного зносу. Крім того, повітряні підшипники можуть бути розташовані широко відокремлені. Таким чином, в результаті геометричні помилки усереднюються, що виробляє кутові відхилення менше 1 сек і прямого і прямого, ніж 0,25 мкм, понад 200 мм.

Числові значення важко забезпечити - вони залежать від багатьох факторів. Наприклад, точність позиціонування залежить не лише від підшипників чи путівників, але і від системи вимірювання позиції та контролера. Тертя в системі позиціонування залежить не лише від того, яку систему приводу ви вибрали, але і від регулювання підшипника, герметизації таблиці, змащування тощо. Тому точні значення, які можна досягти, дуже залежать від поєднання всіх компонентів, що, в свою чергу, залежить від програми.

Приводна система

З багатьох типів приводних систем-ремінь, стійка-піни, свинцевий гвинт, кульовий гвинт з точністю та лінійний двигун-лише останні два розглядаються для більшості систем позиціонування високої точної точної точній точній точній точній точній точній точній.

Кульові гвинтові приводи оснащені діапазоном характеристик роздільної здатності, точності та жорсткості, і можуть забезпечити високі швидкості (вище 250 мм/сек). Однак, оскільки привід кульового гвинта обмежений критичною обертовою швидкістю гвинта, більша швидкість потребує нижнього кроку, з меншою механічною перевагою та двигуном більш високої сили. Зазвичай це означає перехід на привід з високою потужністю з більш високою напругою шини. Кульові гвинтові диски, хоча і широко використовуються, можуть також зазнати механічного зворотного зв'язку, звивистої, циклічні помилки та тертя. Також не помічається жорсткість механічного з'єднання, що приєднується до двигуна та приводу.

За допомогою лінійного сервомотора електромагнітна сила безпосередньо залучає рухомою масою без механічного з'єднання. Немає механічного гістерезису або циклічної помилки. Точність повністю залежить від системи підшипника та системи управління зворотним зв'язком.

Динамічна жорсткість вказує, наскільки добре серво системи підтримує положення у відповідь на імпульне навантаження. Загалом, більша пропускна здатність та більший посилення забезпечують більшу динамічну жорсткість. Це можна кількісно визначити шляхом ділення вимірюваного імпульсного навантаження на відстань відхилення:

Динамічна жорсткість = ΔF/Δx

Висока жорсткість і висока природна частота призводять до відмінної поведінки сервоприводу з коротким часом осідання. Слайд швидко реагує на зміну команд позицій, оскільки не існує механічного зв’язку між двигуном і слайдом. Крім того, оскільки немає кульового гвинта "дзвонить", можна досягти швидкого руху та осідання.

Безщівний лінійний двигун складається з постійного магнітного складу, закріпленого на машинній основі, і вузла котушки, прикріпленої до слайда. Проміжок близько 0,5 мм підтримується між вузлом котушки та магнітами. Не існує фізичного контакту між двома асамблятами.

У ядрі рухомої котушки розміщено ряд перекриті та ізольованих мідних котушок. Це точне поранення і розкладені для трифазної роботи. Для електронної комутації використовується серія датчиків ефекту Холу. Дизайн комутаційної електроніки забезпечує рух з незначною силою пульсації. Оскільки комутація є електронною, а не механічною, володіння комутацією усувається.

Ці властивості роблять лінійний сервомотор корисним у програмах, що потребують високого прискорення (скажімо, 2,5 м/сек2 або більше), високої швидкості (скажімо, 2 м/сек і більше) або точного контролю швидкості, навіть з дуже низькою швидкістю (скажімо, лише кілька мм /сек). Більше того, такий двигун не потребує змащення чи іншого обслуговування та не має зносу. Як і у будь -якому іншому двигуні, через тепло -розсіювання значення RMS безперервної сили або струму не повинно перевищувати допустимі значення протягом тривалих періодів.

Ви можете отримати лінійні сервомоторів у безперервних приводних силах від 25 до понад 5000 Н. Більшість більших двигунів мають охолодження повітря або води. Кілька лінійних двигунів можуть бути підключені паралельно або серії, щоб отримати більш високі сили приводу.

Оскільки між двигуном і слайдом немає механічного зв’язку, не існує механічного зменшення, наприклад, з кульковим гвинтом. Передача навантаження у співвідношенні 1: 1 до двигуна. За допомогою кульового гвинтового приводу навантаження інерція на слайді до двигуна зменшується квадратом коефіцієнта відновлення. Це робить лінійний привід двигуна менш придатним для програм із частими змінами навантаження, якщо ви не виберете контролер, який ви можете програмувати з різними наборами параметрів управління двигуном, що відповідають різним навантаженням, щоб отримати ефективну компенсацію сервоприводу.

Для багатьох вертикальних застосувань кульковий гвинт простіший і економічніший-лінійний двигун повинен постійно напружуватись, щоб компенсувати тяжкість. Також електромеханічне гальмо може заблокувати положення столу, коли живлення вимкнено. Однак ви можете використовувати лінійний двигун, якщо ви компенсуєте двигун і навантажуєте вагу пружиною, противаги або повітряним балоном.

За початковою вартістю різниця між лінійним приводом двигуна та кульовим гвинтовим приводом, що включає двигун, муфти, підшипники, підшипники та кульовий гвинт. Взагалі лінійний двигун типу кисті трохи дешевший, ніж кульовий гвинтовий привід, а безщірні версії зазвичай дещо дорожчі.

Є більше врахувати, ніж початкові витрати. Більш реалістичне порівняння включає технічне обслуговування, надійність, довговічність та витрати на заміну, включаючи робочу силу. Тут лінійний двигун добре показує.

Частина 2 охоплюватиме системи вимірювання положення.